机床电气控制虚拟仿真实验概况

可编程控制器是自动化技术、计算机技术和通讯技术三者结合的高科技产品、它作为一种通用的工业自动化装置，自1969年问世以来，迅速在工业控制各个领域得到了广泛应用。PLC的特点决定了这门技术实践性非常强，PLC程序的验证只有与被控对象结合才能实现，因此实验环节非常重要。但PLC的控制实验一般都要求有真实的被控对象，而实物对象一般都有体积大、价格昂贵、维护困难等特点，很难在实验室配备，即使实验室配置了某些相对简单的设备，也因其易损坏、种类少而远远满足不了开设实验研究的需要。将组态软件用于PLC的实验中，利用组态软件全真模拟PLC的多种控制对象，编程者不需要实物而仅通过微机的显示器就可检验所编程序的正确与否和执行结果，这给PLC的学习和研究提供了很大方便，也为PLC的实验教学提供了一条新的途径。

组态软件作为用户可定制功能的软件平台工具，可以虚拟出PLC控制对象，即用软件来仿真用实物制作的PLC控制对象，虚拟控制对象的图形可采用组态软件本身制作，也可采用专用图像处理软件制作，使被控的虚拟对象(控件)具备专业色彩，形象逼真。

用软件制作的组态虚拟被控对象可以代替实物设备，它不仅能接受PLC发出的控制信号，如逻辑开关信号，继电器控制信号，脉冲信号和各种数值信号等，亦能向PLC发出各种命令信号，如逻辑开关控制信号，继电器开关信号，中断信号，位置信号等，还能与PLC之间进行各种状态数据的传输，从而反映出PLC与组态虚拟对象及控制结果之间的关系.通过编程控制，组态虚拟对象能够按照程序的算法以动画、数值、文字、标尺等形式在计算机屏幕上动态地反映出控制结果;此外组态虚拟对象还能以按扭、滑动标尺、数值输人及单选框、复选框等形式向PLC发出各种命令及输人各种参数，来配合PLC的控制，这给人以“身临其境”的感觉，能增强实验的教学效果。直接从屏幕上观察出PLC的控制过程和控制结果，这给编程和调试带来很大方便，有利于对可编程控制器技术的学习和运用。

图20  CM6132车床主轴电机变速控制实验

图21  Z3040摇臂钻床电气原理实验

 

1)虚拟仿真实验能直接从屏幕上观察出PLC控制结果的正确与否，这给编程和调试带来很大方便，有利于学生掌握电气控制系统的设计方法。

2)虚拟仿真实验方法能够结合当前先进的科技手段，将实验的人机交互式仿真和可视化多媒休设计的相关技术引人到实验中来，提高了学生学习的主动性和兴趣。

3)虚拟仿真实验便于选择具有工程实用价值高的实验项目，这样不但可以提高学生的应用能力，对培养学生进行工业自动化控制系统设计也具有显著的促进和提高作用。

表6 主要实验项目